无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用与实践

邵黎鹏

（三和数码测绘地理信息技术有限公司，甘肃天水 741000）

0 引言

无人机技术的快速发展与普及，以及与航空摄影测量技术的结合，能够使地形测量工作的开展更为便捷。简单来说，无人机航空摄影测量技术由于具有测量技术灵活以及测量效率高等诸多优势，在地形测量工作中具有十分重要的作用。

1 无人机测量技术的原理

无人机测量技术与传统技术相较而言具有较为明显的优势，对于我国的测量工程而言，利用无人机来开展工作可以说是一个必然的发展趋势。在开展工作的过程中，无人机主要是利用无线设备等来对系统进行操控，同时还需要配备地面站等设施。具体来说的话，无人机测量技术的原理，大致可以从三个方向来进行阐述。首先，无人机的种类有很多，而不同种类的无人机所具有的功能也是不同的。关于无人机的选择，还需要依据工程的实际情况，来进行相应的选择，而工作人员在使用无人机之前，也需要先对无人机进行测试，确保后期无人机的工作质量[1]。其次，无人机在进行测量工作的过程中，往往需要利用低空航拍这一方式，而这种工作方式对外在环境的要求比较高。基于此，对于工作人员来说，在使用无人机进行测量工作之前，还需要依据测量环境的实际情况，规划好合理的飞行路线，并对无人机进行测试，确保后续工作的顺利开展。最后，在利用无人机技术来进行测量工作时，工作人员还需要依据实际的分布像控点来进行地形的测量工作。在测量完成后，工作人员还需要依据实际地形资料以及测量的数据资料，来进行综合与全面的数据分析工作，确保最终数据的准确性。无人机如图1 所示。

图1 无人机

2 无人机测量技术在地形测量中的优势

2.1 数据获取及时

无人机在工作的过程中，一方面能够确保影像传递的精准性，同时还可以及时把数字化的图像转变为三维图像。这种图像上的及时转变，可以为地形测量提供更为准确的数据，同时这种三维图像也能够与遥感技术等相结合，进一步提升地形测量的准确性。

2.2 灵活性高

无人机测量技术具有比较强的灵活性。因此，对于工作人员来说，在操作无人机的时候，往往不需要建立专门的起降平台。除此之外，无人机本身的操作也比较便捷，运行的成本较低，这些特点也使得无人机的使用范围变得更加广泛。和传统的飞机相较而言，工作人员可以对无人机的运行路线进行提前的设置，使无人机的运行更加稳定，进一步提升拍摄的准确性。除此之外，无人机的飞行高度一般能够控制在1000m 以内，其高度的控制精度在10m 左右，因此无人机在进行航空拍摄测量中往往可以设置数量较多的测量点。当无人机进行完测量工作后，就可以迅速把测量点的信息传输到控制系统中，从而又进一步体现出了无人机工作的灵活性。

2.3 信息处理快

无人机测量技术随着我国信息技术的整体发展而获得进一步的提升，其中所涉及的各项技术也会逐步得到完善。在利用无人机来开展地形测量工作时，所获取到的各项相关数据，一般可以较为及时与准确地进行传输，从而能够有效提升技术人员对于数据的处理速度。与较为传统的处理技术相较而言，这一技术的优势会更为明显，而这种优势也使得最终的地形测量数据可以更为准确，最终可以进一步提升整个测量工作的质量。

2.4 较强的社会效益

与传统的测绘工作相较而言，无人机航空摄影测量技术的成本会更低。无人机摄影航空测量技术集合了计算机技术以及通信技术等多种技术，因此在使用的时候是非常便捷的，能够省去许多不必要的程序，从而能够帮助工作人员更为高效地获取相关的航拍数据，因此这一技术本身就具有较强的社会经济效益[2]。另外，无人机在进行测量的时候，往往也可以降低飞行的高度，并以此来获取到更大范围的数据，从而能够缩短测量的周期，不仅可以提高地形测量的准确度，同时也能够节省大量的测量时间，使我国的测量技术能够获得更为良好的发展。

3 无人机航空摄影测量技术在地形测量中存在的问题

虽然说，无人机航空摄影测量技术本身具有数据获取即时、灵活性高、信息处理快等诸多优势，在地形测量中也占据着十分重要的位置，不过该技术也有一些问题要引起重视。关于无人机航空摄影测量技术在地形测量中存在的问题，大致可以分为4个方面：①利用无人机航空摄影测量技术来进行地形测量时，往往会存在着一定的不确定性。例如，在进行区域测量的过程中，即便是处于单模型之中，其定向的精度也可能会出现超限的情况[3]。正是由于此类超限情况的存在，使得整个测图定点存在着较大的误差。②无人机本身的体积比较小，其荷载也比较低，因此无人机在进行地形测量的过程中往往无法携带一些常规的摄像设备等，也就难以完成一些较为常见的航摄工作。在这种情况之下，大多数无人机的拍摄工作，往往是需要经过后期的改良，并且需要利用普通的微单相机来进行实现。此类微单相机的感光单元存在一定的局限性，从而可能会使最终的成图难以达到一个更为精准的状态。③无人机在进行城市地形测量时，会存在一定的局限性。城市中的人口数量众多，且各类高楼大厦较为密集，在这种情况下，无人机往往难以找到合适的落脚点。与此同时，无人机本身就具有许多种不同的类型，而不同类型的无人机对于起降的地点以及周边的环境等都有不同的要求。因此，从当前这一时期的实际情况来看，如果想要实现无人机在任何时间、任何地点、任何条件下都能够开展地形测量工作，实际上还是有一定难度的。④无人机本身的续航能力较弱，同时其航行的环境也是难以进行预测的。简单来说，无人机在正常行驶的时候，往往需要依靠汽油或者是电池来为自身提供动力。如果我们以8000Ah 的电池为例，那么这一电池一般只能让无人机续航50min 左右。虽然说，利用汽油能够增加无人机的续航时间，但是利用汽油来使无人机运行的话，如果在飞行的过程中遇到了强风等不良环境，可能会造成较为严重的不良后果。

4 无人机航空摄影测量技术在地形测量中的应用方法

4.1 像控点布设

像控点布设主要分为两部分的内容。一部分为暴恐区域网点布设；另一部分为相片控制点测量。所谓的暴恐区域网点布设，主要就是依据平高点特点，来把区域网点依据无人机航空拍摄线路的跨度特点，划分出4 条航线，而在一些不规则的区域之中，则可以把不均匀凹凸位置进行平高点的补充布设[4]。在进行相片控制点测量时，一般还需要利用到接收以及控制等相关设备，并且需要把此类设备归入到整体的网络操作系统之中。工作人员还需要先对区域内像控点平高点进行预先的设置。最后，在实际开展像控点贯彻的过程中，工作人员还需要对无人机上的摄像设备进行初始化的设置，并且需要在每个站点设置至少三次的观察频率，确保最终结果的准确性。总之，像控点布设工作的进行是十分关键的，而在这一工作中暴恐趋于网点布设以及像片控制点测量都是十分重要的，还需要工人员引起足够的重视。

4.2 立体采编测量

在获得了无人机的地形测量数据之后，工作人员就可以利用业内的立体信息所，把测量区域中的各类地形数据信息等进行统一的管理。为了确保测量区域中各类测量数据的准确性，工作人员还需要尽量使用手动的方式来对等高线等较为重要的信息进行采编，而对于一些比较普通的信息，工作人员就可以利用计算机来开展立体采编这一工作。不过，在进行立体采编的过程中，其工作人员还需要注意，这一工作内容对于准确度的要求是比较高的，因此工作人员需要严格控制物体线节点以及各类数据等，同时还需要确定无人机在进行航空拍摄的时候所获得的数据都是十分准确的数据，不然可能会对最终立体采编的准确度产生不良的影响[5]。除此之外，如果是针对房屋结构等进行测量的工作，那么工作人员首先还需要处理好房屋外部的边缘轮廓，要精准校对房檐边等数据以确保最终测量的准确性。在面对一些无法进行测量的区域时，也需要做好相应标记，确保整个地形测量工作的整体性。最后，在利用无人机来进行地形测量时，还必须要确保采编地形信息的准确性，这点是十分重要的，如果准确性难以保证，那么最终的业内立体信息的统一编码也可能会产生一些问题，从而会对整个地形测量的准确度造成负面影响。

4.3 外业补测操作

无人机航空摄影测量技术在实际使用的过程中，一般会存在测量的盲区，针对此类盲区，测量人员还需要利用数据分析等，来及时进行查找，并需要在查找后及时进行相应的补测工作，以确保最终数据的完整性。一般来说，工作人员在对盲区进行补测的时候，常常会选择人工的方式。在进行外业补测操作的过程中，其工作人员还需要对最终的检测数据进行反复验证，如果存在误差等问题，要及时进行改正，确保最终测量结果的准确性。除此之外，在进行实际无人机航空检测的过程中，还需要尽量排除各类干扰因素，确保最终地形测量的准确度。

4.4 空间三角测量

依据我国当前的无人机测量技术的实际情况来看的话，该技术开展相应的地形测量工作时，一般需要利用到空间三角测量这一方式。通过空间三角测量这一方式，能够使整个测量工作的准确度得以提升。实际上，所谓的空间三角测量，就是利用空间三角模型，同时结合相关的理论等，来进行测量这一工作，在工作的过程中工作人员还需要对加密点进行合理设置。所谓合理设置，就是要求工作人员在设置加密测量点的时候，要选择出整个测量区域之中较为明显的地点，并且还需要对加密点之间的距离，进行相应的标注工作。关于加密点的距离，应该要在地图上进行科学的表现。工作人员在对河道等地点进行测量工作时，为了确保无人机测量工作的稳定性，还应该要尽量提高航测节点的标准高度差。除此之外，当工作人员完成了加密点布置这一工作后，就可以使用空间三角测量来开展后续的工作。不过，由于空间三角测量往往会包含诸多不同的工序，因此在开展这一工作的同时，对于工作人员来说，还应该要依据测量的实际情况等，来对精度进行合理控制，确保各项工作的开展可以更为顺利。

4.5 航线设计与地面控制

使用航线设计与地面控制来进行地形图测量的过程中，工作人员首先还应该要先对测量区域的实际情况进行一个全面且充分的分析工作，比如工作人员需要事先了解测量区域中的面积以及地貌等情况，在了解之后，工作人员可以依据最终得出的结果来合理设计无人机的飞行路线图。同时，工作人员还需要注意，在进行无人机飞行路线图设计的过程中，还需要把无人机本身的飞行高度以及航向等，在相应的位置进行明确标注。这种标注的主要目的，是为了确保最终测量工作的顺利进行。

4.6 内业数字化测图

内页数字化测图主要可以分为两个方面：①地貌测量。②接边等位置测量。在进行地貌测量的时候，工作人员首先还需要注意下述几项内容。首先，在进行测量的时候，如果是测量较为熟悉的地貌元素，则可以依据相关的需求直接进行测量工作；如果是测量不太熟悉的地貌元素，则可以只进行外括的测量，剩余的可以当做疑点交给外业进行处理[6]。其次，在进行测量时，工作人员还需要对外业进行仔细的校对等工作，同时针对内业中一些没有及时作出判断的元素，要进行相关的补充。关于接边等位置的测量，简单来说，就是在开展测量工作的过程中，如果对于一些地貌元素等没有办法及时做出正确的判断，那么工作人员在进行内业工作的过程中，只需要把轮廓线绘制出来即可，剩余内容可以当做疑点交给外业处理。对于外业来说，其主要的工作内容，就是需要对内业的测量等工作进行检查，并且需要及时补充内业中的各类疑点，在最终完成成像测量后，外业也需要对其进行仔细的核对与校验等工作。

4.7 数字线划图研究

在开展这一工作的过程中，其工作人员往往还需要借助数字测量工作站，同时还需要利用CAD 等软件，来对测量的数据等展开科学的分析。详细来说的话，工作人员在进行实际的测量工作之前，需要先进行定向。不过，由于数字线划图本身的工作特点，导致内业测量工作的开展会存在比较大的误差。基于此，工作人员还需要对测量的实际情况进行仔细地观察，需要尽量降低各项误差，同时应该要保证测量的准确性。在实际工作的过程中，还应该要利用不同的元素、不同的颜色以及线条等进行标注，进一步提升数字线划图的工作质量。

4.8 全数字化图像测量及数字正射影像图的制作

这种全数字化图像的测量技术，主要是针对一些难以进行测量的地点而言的，例如一些较为隐蔽的地理位置等。在开展这一工作之前，对于工作人员来说，还需要先开展外业补测作业，并且需要对局部的各类数据进行对比和分析，及时排查出一些存在误差的位置并作出修正，确保最终图像测量的精准性。对于所谓的数字正射影像图制作来说，就是利用全数字化的系统等，来获得准确度更高的数字图像模型。在开展这一工作时，工作人员可以从以下几个方面入手。首先，工作人员还需要对当前的局部影像数据进行仔细的处理，比如可以对影像的色彩等进行适当的调整，使最终的影像更加清晰。其次，对于工作人员来说，也应该要对正射影像镶嵌接边的准确度进行仔细的检查，确保这一数值可以达到相应的标准。最后，在使用无人机航空摄影测量技术时，由于无人机本身的特点，工作人员还需要尽量对环境因素等进行合理的控制，避免一些不良环境因素等对无人机的实际工作产生影响。例如，在进行地形图测量的时候，工作人员应该要尽量选择风小且天气比较晴朗的时候，在这种较为良好的环境中开展测量工作，往往可以获得更为准确的测量数据，进一步提高无人机航空摄影测量技术的质量。

5 结语

总之，无人机航空摄影测量技术，为我国当前地形图测量工作的开展带来了诸多的便利，同时也能够为这一工作的开展提供更多准确的数据信息，而这些数据信息对于我国未来的城市发展以及基础建设而言其实都有不容忽视的意义。基于此，对于相关从业人员来说，还需要对无人机航空摄影测量技术进行更为深入的了解，需要在实际工作的过程中，不断提升地形测量的准确性与智能性，使地形测量工作能够不断朝着更加实时化的方向前进。当然，为了能够早日实现这一目标，相关从业人员也需要不断提升自身的专业能力，不断提升无人机摄影航空测量技术的整体水平，进一步促进我国地形测量领域的全面化发展。